【題目】如圖所示,電容器固定在一個絕緣座上,絕緣座放在光滑水平面上,平行板電容器板間距離為d,右極板有一小孔,通過孔有絕緣桿,左端固定在左極板上,電容器極板連同底座、絕緣桿總質(zhì)量為M。給電容器充電后,有一質(zhì)量為m的帶正電環(huán)恰套在桿上以某一速度v0對準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動,設(shè)帶電球不影響電容器板間電場的分布。帶電環(huán)進(jìn)入電容器后距左極板的最小距離為d/2,試求:

(1)帶電環(huán)與左極板相距最近時的速度v;

(2)此過程中電容器移動的距離x;

(3)此過程中電勢能的變化量Ep.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】(1)帶電環(huán)進(jìn)入電容器后在電場力的作用下做初速度為v0的勻減速直線運(yùn)動,而電容器則在電場力的作用下做勻加速直線運(yùn)動,當(dāng)它們的速度相等時,帶電環(huán)與電容器的左極板相距最近,由系統(tǒng)動量守恒定律可得:mv0=(M+m)v
解得:
(2)根據(jù)運(yùn)動學(xué)基本公式得: ,

根據(jù)位移關(guān)系有 ,
解得:
(3)在此過程,系統(tǒng)中,帶電小環(huán)動能減少,電勢能增加,同時電容器等的動能增加,系統(tǒng)中減少的動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們設(shè)計了描繪小燈泡的伏安特性曲線的實驗,待測小燈泡的額定電壓為3.8V。要求測量結(jié)果盡量精確,并繪制出小燈泡兩端電壓在0~3.8V范圍內(nèi)完整的伏安特性曲線。

(1)若實驗室的電壓表、電流表和滑動變阻器都滿足實驗要求,則在如圖1所示的兩種實驗方案中,應(yīng)選擇_____圖所示電路進(jìn)行實驗。(選填”)

(2)若實驗中只提供了量程為3V,內(nèi)阻為3000Ω的電壓表V1,為了繪制完整的伏安特性曲線,需要將電壓表V1改裝成量程為4V的電壓表V2,則應(yīng)將電壓表V1_______(選填串聯(lián)并聯(lián))一個阻值為______________Ω的定值電阻,才能實現(xiàn)改裝的要求。

(3)小組的同學(xué)們正確描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖2所示,根據(jù)這個特性曲線,同學(xué)們對小燈泡的實際功率與其兩端的電壓的關(guān)系,或與通過其電流的關(guān)系,猜想出了如圖3所示的關(guān)系圖像,其中可能正確的是_______。(選填選項下面的字母序號)

(4)某同學(xué)將該小燈泡接在一個電動勢為3.0V、內(nèi)阻為5.0Ω的電源上,組成一個閉合電路,則此時該小燈泡實際功率約為_______W。(保留2位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,固定的光滑平臺上固定有光滑的半圓軌道,軌道半徑R=0.6m。平臺上靜止著兩個滑塊A、B,mA=0.1kg,mB=0.2kg,兩滑塊間夾有少量炸藥,平臺右側(cè)有一帶擋板的小車,靜止在光滑的水平地面上。小車質(zhì)量為M=0.3kg,車面與平臺的臺面等高,小車的上表面的右側(cè)固定一根輕彈簧,彈簧的自由端在Q點(diǎn),小車的上表面左端點(diǎn)PQ點(diǎn)之間是粗糙的,滑塊BPQ之間表面的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,Q點(diǎn)右側(cè)表面是光滑的。點(diǎn)燃炸藥后,AB分離瞬間A滑塊獲得向左的速度vA=m/s,而滑塊B則沖向小車。兩滑塊都可以看作質(zhì)點(diǎn),炸藥的質(zhì)量忽略不計,爆炸的時間極短,爆炸后兩個物塊的速度方向在同一水平直線上,且g=10m/s2。求:

(1)滑塊A在半圓軌道最高點(diǎn)對軌道的壓力;

(2)若L=0.8m,滑塊B滑上小車后的運(yùn)動過程中彈簧的最大彈性勢能;

(3)要使滑塊B既能擠壓彈簧,又最終沒有滑離小車,則小車上PQ之間的距離L應(yīng)在什么范圍內(nèi)?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了探測X星球,總質(zhì)量為m1載著登陸艙的探測飛船在以該星球中心為圓心、半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動,周期為T1.隨后登陸艙脫離飛船,變軌到離星球更近的半徑為r2的圓軌道上運(yùn)動,此時登陸艙的質(zhì)量為m2則( )

A. X星球的質(zhì)量為

B. X星球表面的重力加速度為

C. 登陸艙在r1r2軌道上運(yùn)動的速度大小之比為

D. 登陸艙在半徑為r2軌道上做圓周運(yùn)動的周期為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 .”實驗中,以下說法正確的 (多選)

A. 先釋放紙帶再接通電源

B. 打點(diǎn)結(jié)束,先關(guān)電源再取紙帶

C. 拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長木板平行

D. 實驗需要平衡拖著紙帶的小車受到的摩擦力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,通過實驗驗證電磁波存在的科學(xué)家是( 。
A.貝爾
B.赫茲
C.西門子
D.愛迪生

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是(  )
A.電磁波是一種橫波
B.空間有變化的電場(或磁場)存在,一定能形成電磁波
C.微波的頻率高于可見光
D.當(dāng)物體以接近光速的速度運(yùn)動時,物體的質(zhì)量變化才明顯,因此牛頓運(yùn)動定律不僅適用于低速運(yùn)動,而且適用于高速運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在國際單位制(SI)中,力學(xué)的基本單位除了以外,另外兩個基本單位是______。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖1所示,水平傳送帶保持以速度v0向右運(yùn)動,傳送帶長L=10m。t=0時刻,將質(zhì)量為M=1kg的木塊輕放在傳送帶左端,木塊向右運(yùn)動的速度時間圖象v-t圖象如圖2所示。當(dāng)木塊剛運(yùn)動到傳送帶最右端時,一顆質(zhì)量為m=20g的子彈以大小為v1=250m/s水平向左的速度正對射入木塊并穿出,子彈穿出時速度大小為v2=50m/s,以后每隔時間t=1s就有一顆相同的子彈射向木塊。設(shè)子彈與木塊的作用時間極短,且每次射入點(diǎn)各不相同,木塊長度比傳送帶長度小得多,可忽略不計,子彈穿過木塊前后木塊質(zhì)量不變,重力加速度取g=10m/s2。求:

1傳送帶運(yùn)行速度大小v0及木塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ

2木塊在傳送帶上最多能被多少顆子彈擊中

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